लेखक: जेसिका शॉबर, दिमित्री बद्युकोव, माल्टे हेमरिच,नोवांटा अनुप्रयोग प्रयोगशाला
इलेक्ट्रिक मोटर और जनरेटर के लिए स्टेटर का उत्पादन करते समय हेयरपिन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हेयरपिन एक आयताकार तांबे का तार है जो कार्बनिक इन्सुलेशन परत से लेपित होता है, जिसमें गोल और लचीले इंसुलेटेड तांबे के तारों की तुलना में उच्च स्लॉट भरण दर और मोटर दक्षता के फायदे होते हैं। हालाँकि, हेयरपिन कॉइल अपेक्षाकृत मोटी होती है, जो पारंपरिक वाइंडिंग तकनीक और इन्सुलेशन सामग्री को अलग करने में चुनौती पेश करती है। इसके अतिरिक्त, स्टेटर असेंबली के बाद हेयरपिन को जोड़ने के लिए व्यापक वेल्डिंग कार्य की आवश्यकता होती है।
हेयरपिन सिरों की कुशल और उच्च गुणवत्ता वाली सोल्डरिंग प्राप्त करने के लिए, तांबे के तार की सतह साफ और अवशेषों से मुक्त होनी चाहिए। हेयरपिन की सतह की सफाई सीधे वेल्डिंग की गुणवत्ता और मोटर के समग्र प्रदर्शन को प्रभावित करती है। इसलिए, हेयरपिन उत्पादन प्रक्रिया में एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया का उपयोग करने की आवश्यकता है - आयताकार तांबे प्रोफ़ाइल पर इन्सुलेशन या चीनी मिट्टी के बरतन सामग्री को हटाने के लिए हेयरपिन इन्सुलेशन परत स्ट्रिपिंग। नोवांटा हेयरपिन इंसुलेशन स्ट्रिपिंग प्रक्रिया में कई उद्योग जगत के नेताओं के साथ काम करता है। अनुप्रयोग आवश्यकताओं में आम तौर पर लगभग 3 मिमी x 1.5 मिमी मापने वाले आयताकार तांबे प्रोफ़ाइल के सभी चार किनारों से लगभग 30 मिमी अलग करना और हेयरपिन इन्सुलेशन शामिल है। स्ट्रिपिंग प्रक्रिया को एक छोटे प्रसंस्करण चक्र के भीतर पूरा करने की आवश्यकता होती है, आमतौर पर 1.5 सेकंड से भी कम समय में।
सामग्री और तरंग दैर्ध्य
हेयरपिन इन्सुलेशन के लिए सर्वोत्तम विधि निर्धारित करने के लिएअलग करनाप्रक्रिया, बाजार में उपलब्ध औद्योगिक लेजर तरंग दैर्ध्य के लिए सामग्री और उसके अवशोषण स्पेक्ट्रम का गहन विश्लेषण आवश्यक था। हेयरपिन में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली इन्सुलेट सामग्री में शुद्ध तांबे पर आधारित पॉलियामाइड (पीए), पॉलीथर (पीई) और पॉलीमाइड (पीआई) जैसे कार्बनिक कंपोजिट शामिल हैं। इस प्रक्रिया का लक्ष्य सब्सट्रेट को कोई नुकसान नहीं होने को सुनिश्चित करते हुए संपूर्ण कार्बनिक इन्सुलेट परत को प्रभावी ढंग से हटाना है।
विश्लेषण के माध्यम से, हमने पाया कि कार्बनिक इन्सुलेटिंग परत दूर-अवरक्त स्पेक्ट्रम के भीतर लंबी तरंग दैर्ध्य पर महत्वपूर्ण अवशोषण गुण प्रदर्शित करती है। इसलिए, हमारा मानना है कि CO₂ लेजर इसके लिए सबसे अच्छा समाधान हैतांबे के तारों से इन्सुलेशन हटाना. हमारे Synrad CO₂ लेजर 9.3μm, 10.2μm और 10.6μm तरंग दैर्ध्य विकल्पों में उपलब्ध हैं, जो विभिन्न इन्सुलेट सामग्री के अवशोषण वक्र के अनुरूप विभिन्न प्रकार की वर्णक्रमीय रेंज प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, ये लेज़र शुद्ध तांबे के सब्सट्रेट्स पर उच्च परावर्तनशीलता प्रदर्शित करते हैं, जिससे मलिनकिरण या सतह संशोधन के जोखिम को कम करते हुए इन्सुलेटिंग परतों को कुशल हटाने को सुनिश्चित किया जाता है।
यद्यपि CO₂ लेज़र अधिकांश इन्सुलेशन सामग्री को प्रभावी ढंग से हटा सकते हैं, परावर्तक तांबे की सतह पर 1-2μm मोटाई का एक पतला अवशेष रह सकता है, जिसे अकेले दूर-अवरक्त विकिरण द्वारा प्रभावी ढंग से नहीं हटाया जा सकता है। इसलिए, हम इस अवशिष्ट परत को पूरी तरह से हटाने को सुनिश्चित करने के लिए दूसरे प्रक्रिया चरण में कम-शक्ति वाले नैनोसेकंड फाइबर लेजर का उपयोग करते हैं। फाइबर लेजर में सब्सट्रेट में बेहतर अवशोषण गुण होते हैं, जो तांबे की सतह को अत्यधिक ताप और सतह संशोधन से बचाते हुए पूरी तरह से एक्सफोलिएशन को सक्षम बनाता है।
जबकि इन्सुलेशन परत को हटाने के लिए कई शॉर्ट-पल्स लेजर या एकल, अधिक शक्तिशाली फाइबर लेजर का उपयोग करके लेजर एब्लेशन जैसे वैकल्पिक तरीके उपलब्ध हैं, हमारी दो-चरणीय प्रक्रिया प्रभावशीलता, गुणवत्ता और प्रसंस्करण गति के मामले में उत्कृष्ट लाभ प्रदान करती है।
पूर्व की वास्तविक पृथक्करण प्रक्रिया आमतौर पर गति आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है और इन्सुलेट सामग्री और सब्सट्रेट के बीच अंतर नहीं कर सकती है; दूसरी ओर, एक मजबूत फाइबर लेजर का उपयोग करने से सब्सट्रेट में अधिक गंभीर थर्मल क्षति और सतह संशोधन आएगा।
इसके अलावा, दोनों विकल्पों के लिए लेजर स्रोत में उच्च निवेश की आवश्यकता होती है, इसलिए दो-चरणीय विधि हेयरपिन इन्सुलेशन स्ट्रिपिंग प्रक्रिया के लिए एक आदर्श समाधान बनी हुई है, जिससे दक्षता, गुणवत्ता और लागत-प्रभावशीलता के बीच एक अच्छा संतुलन प्राप्त होता है।
